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王新成  

【摘要】：近年来随着超重力精馏技术的应用领域不断扩展，人们对超重力精馏技术模拟精度的要求越来越高。本文在前人对超重力场中传递模型研究的基础上，通过修正传统精馏模型中传质关联式、相界面积关联式等模型方程的方法建立起了基于非平衡级模型的超重力精馏过程模型方程。 利用FORTRAN语言程序编写了超重力场下的传质关联式和相界比表面积关联式子程序，经过编译后以动态链接文件的形式导入Aspen Plus软件完成了对Aspen Plus内传质关联式和相界比表面积关联式的修正，基于Aspen Plus内置的Rate-based模型(非平衡级模型)实现了在Aspen Plus内建立超重力精馏过程汽、液两相非平衡级数学模型，并利用非平衡级模型对甲醇-水体系超重力精馏过程进行模拟。通过对比陈昱邵、Reddy传质系数关联式以及Rajan、Onda修正相界比表面积关联式对模拟结果的影响，由超重力精馏实验结果选择了模拟精度更高的Rajan传质系数关联式、Onda相界比表面积关联式，证明了非平衡级模型在超重力精馏过程模拟中的可靠性，模拟结果表明超重力场下的传质速率比重力场提高1个数量级。 本文基于Aspen Plus平台建立的汽、液两相非平衡级超重力精馏模型对超重力精馏分离甲醇-水过程进行了模拟与优化，深入分析超重力精馏塔内进料位置、回流比、转速、原料流量、原料浓度等操作参数对整个体系的影响。基于Aspen Plus内对各个参数灵敏度分析的结果得到了最佳的操作条件为进料位置为第13块塔板、回流比为1.6、转速为900rpm、原料流量为30L/h、原料浓度为25%(质量分数)。

【关键词】：超重力精馏 非平衡级模型 Aspen Plus
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士